CN109693028A - 一种半导体激光器自动焊接装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体激光器自动焊接装置及焊接方法，包括：机座、N个固定基座、活动基座、定位基座、下电极、上电极以及下电极触点。随着圆盘不断的转动，从而使其上的各个定位基座不断转动至上电极下方，从而实现不间断的焊接，实现多工位不间断生产，大幅提高了半导体激光器的生产效率。由于在焊接前管座与管帽通过夹紧定位机构同轴夹紧固定，从而确保半导体激光器焊接时的精度，降低了损耗率，减少管子的污染，节约了原材料的消耗。

Description

一种半导体激光器自动焊接装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及半导体激光器制造领域，具体涉及一种半导体激光器自动焊接装置及焊接方法。

背景技术

二十世纪70年代，半导体激光器室温连续震荡的成功和低损耗光纤的实现拉开了光电子时代的序幕。半导体激光器具有体积小、重量轻。效率高。寿命长、易于调制及价格低廉等优点，在工业、医学和军事领域得到了广泛的应用。这也促进半导体激光器的产业化，由于生产工艺等技术问题，半导体激光器存在早期失效、偶然失效、损耗失效三种失效形式，在半导体激光器的产业化生产中必然要面对如何剔除早期失效产品的问题。

中国专利文献CN102263354 B公开了一种同轴激光器耦合封装器件夹具，适用于TOSA/ROSA激光焊接耦合封装系统。采用锥面定位，易于自动定心，并且保证夹持器件的垂直度，提高激光器耦合焊接时的对准精度。通过旋转外部螺纹杆，可对器件进行夹紧动作。装置底部自带接线柱，可对其所夹持器件自行接通电源，其接线柱为高度可调，易于导通。但是现有技术的定位条件过于苛刻，无法形成批量自动化运行。

中国专利文献CN102290704A公开了一种半导体激光器TO封装结构及方法。该封装结构包括半导体激光器芯片,该芯片的至少一侧面经至少一过渡热沉与至少一热沉固定连接,且该芯片、过渡热沉和热沉均固定在管座上,并被封装于由该管座和一封帽围合形成的封闭腔体中。该方法为:在半导体激光器芯片的至少一侧面上固定连接至少一过渡热沉,而后将每一过渡热沉分别与一热沉固定连接,其后将该芯片、过渡热沉及热沉均固定在管座上,并在保护气氛中封盖,形成半导体激光器封装结构。本发明采用高热导率过渡热沉与热沉组合的结构,尤其是采用双热沉结构,可有效增强TO封装的半导体激光器的散热能力,大幅地降低激光器有源区的节温,减小激光器的热阻,延长半导体激光器的寿命，但加工工艺复杂，设备投资高。

目前在LD封装行业，一直未发现合适的方式对半导体激光器进行自动焊接。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种生产效率高、可以使管座与管帽快速精准定位、节省原材料、提高生产合格率的半导体激光器自动焊接装置及焊接方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种半导体激光器自动焊接装置，包括：

机座，其上端转动安装有圆盘，所述圆盘传动连接于驱动电机；

N个固定基座，以圆盘的圆心为中心沿圆周方向均匀间隔固定于圆盘上表面上，N为大于等于2的自然数；

活动基座，沿竖直方向滑动插装于固定基座中，活动基座与固定基座之间通过弹簧弹性连接；

定位基座，安装于活动基座上，所述定位基座上设置有用于将管帽及位于管帽上端的管座相互同轴夹紧固定的夹紧定位机构；

下电极，安装于活动基座中，所述下电极与对应的定位基座中由夹紧定位机构夹持的管帽及管座呈导通连接状态；

上电极，位于圆盘上方，所述上电极连接于电极驱动机构，电极驱动机构驱动电机沿上下方向运动；以及

下电极触点，设置于机座上，且其位于上电极的正下方，所述上电极以及下电极触点分别与焊机的两极相连，

当弹簧处于自由状态时，位于下电极触点上方的活动基座中的下电极与电极触点不连接，当电极驱动机构驱动上电极向下移动至上电极的下死点位置时，所述上电极压动其正下方的活动基座下移且压缩弹簧，该活动基座中的下电极与下电极触点相接触。

优选的，上述夹紧定位机构包括水平滑动安装于定位基座上的滑块、安装于滑块上的定位块Ⅱ、安装于定位基座上的定位块Ⅰ以及水平设置于机座上且位于上电极下端的气缸Ⅱ，所述定位块Ⅱ与定位块Ⅰ之间形成用于容纳管帽与管座的定位孔，当气缸Ⅱ的活塞杆推动滑块向内侧端移动时，所述定位孔的直径减小。

优选的，上述电极驱动机构为竖直安装于机座上端的气缸Ⅰ，所述上电极安装于气缸Ⅰ的活塞杆头端。

为了实现自动上料，还包括设置于基座上的旋转机械手Ⅰ、安装于旋转机械手Ⅰ上的真空吸盘Ⅰ，安装于基座上的旋转机械手Ⅱ以及安装于旋转机械手Ⅱ上的真空吸盘Ⅱ，所述旋转机械手Ⅰ通过真空吸盘Ⅰ将管帽放置于圆盘上各个定位基座上，所述旋转机械手Ⅱ通过于基座上的旋转机械手Ⅱ以及安装于旋转机械手Ⅱ上的将管座放置于圆盘上各个定位基座上。

为了实现自动下料，还包括设置于基座上的旋转机械手Ⅲ以及安装于旋转机械手Ⅲ上的真空吸盘Ⅲ，所述旋转机械手Ⅲ通过真空吸盘Ⅲ将圆盘上各个定位基座上焊接完成后的管帽与管座从定位基座中取出。

为了便于下电极的定位，还包括设置于活动基座中且与下电极相配的凹槽，所述凹槽中设置有定位销，所述下电极外侧沿竖直方向设置有与定位销相配的缺口槽，所述下电极插装于凹槽中且定位销位于缺口槽内。

为了便于管座的定位，还包括设置于定位孔中且与管座上的定位槽相配的定位凸起。

一种对半导体激光器进行焊接的方法，包括如下步骤：

a)在圆盘转动的过程中逐渐将各个定位基座中自下而上依次放置管帽及管座；

b)圆盘转动时，转动到上电极正下端的定位基座通过夹紧定位机构将管帽与管座同轴夹紧固定；

c) 电极驱动机构驱动上电极向下移动至上电极的下死点位置时，活动基座中的下电极与下电极触点相接触，焊机通过上电极与下电极将管帽与管座焊接。

为了实现自动上料，还包括如下步骤：利用设置在基座上的旋转机械手Ⅰ通过真空吸盘Ⅰ将管帽放置于圆盘上各个定位基座上，通过旋转机械手Ⅱ通过于基座上的旋转机械手Ⅱ以及安装于旋转机械手Ⅱ上的将管座放置于圆盘上各个定位基座上。

为了实现自动下料，还包括如下步骤：利用旋转机械手Ⅲ通过真空吸盘Ⅲ将圆盘上各个定位基座上焊接完成后的管帽与管座从定位基座中取出。

本发明的有益效果是：随着圆盘不断的转动，从而使其上的各个定位基座不断转动至上电极下方，从而实现不间断的焊接，实现多工位不间断生产，大幅提高了半导体激光器的生产效率。由于在焊接前管座与管帽通过夹紧定位机构同轴夹紧固定，从而确保半导体激光器焊接时的精度，降低了损耗率，减少管子的污染，节约了原材料的消耗。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的圆盘部位立体结构示意图；

图3为本发明的活动基座部位立体结构示意图；

图4为本发明的定位基座部位立体结构示意图；

图中，1.机座 2.圆盘 3.旋转机械手Ⅰ 4.真空吸盘Ⅰ 5.旋转机械手Ⅱ 6.真空吸盘Ⅱ7.气缸Ⅰ 8.上电极 9.气缸Ⅱ 10.旋转机械手Ⅲ 11.真空吸盘Ⅲ 12.固定基座 13.活动基座 14.定位基座 15.管座 16.管帽 17.弹簧 18.凹槽 19.定位销 20.滑块 21.定位块Ⅰ22.定位块Ⅱ 23.定位孔 24.定位凸起 25.下电极。

具体实施方式

下面结合附图1至附图4对本发明做进一步说明。

一种半导体激光器自动焊接装置，包括：机座1，其上端转动安装有圆盘2，圆盘2传动连接于驱动电机；N个固定基座12，以圆盘2的圆心为中心沿圆周方向均匀间隔固定于圆盘2上表面上，N为大于等于2的自然数；活动基座13，沿竖直方向滑动插装于固定基座1中，活动基座13与固定基座12之间通过弹簧17弹性连接；定位基座14，安装于活动基座13上，定位基座14上设置有用于将管帽16及位于管帽16上端的管座15相互同轴夹紧固定的夹紧定位机构； 下电极25，安装于活动基座13中，下电极25与对应的定位基座14中由夹紧定位机构夹持的管帽16及管座15呈导通连接状态；上电极8，位于圆盘2上方，上电极8连接于电极驱动机构，电极驱动机构驱动电机8沿上下方向运动；以及下电极触点，设置于机座1上，且其位于上电极8的正下方，上电极8以及下电极触点分别与焊机的两极相连。

当弹簧17处于自由状态时，位于下电极触点上方的活动基座13中的下电极25与电极触点不连接，当电极驱动机构驱动上电极8向下移动至上电极8的下死点位置时，上电极8压动其正下方的活动基座13下移且压缩弹簧17，该活动基座13中的下电极25与下电极触点相接触，此时电流导通后将管座15与管帽16焊接固定。随着圆盘2不断的转动，从而使其上的各个定位基座14不断转动至上电极8下方，从而实现不间断的焊接，实现多工位不间断生产，大幅提高了半导体激光器的生产效率。由于在焊接前管座15与管帽16通过夹紧定位机构同轴夹紧固定，从而确保半导体激光器焊接时的精度，降低了损耗率，减少管子的污染，节约了原材料的消耗。

实施例1：

夹紧定位机构可以为如下结构，其包括水平滑动安装于定位基座14上的滑块20、安装于滑块20上的定位块Ⅱ 22、安装于定位基座14上的定位块Ⅰ 21以及水平设置于机座1上且位于上电极8下端的气缸Ⅱ 9，定位块Ⅱ 22与定位块Ⅰ 21之间形成用于容纳管帽16与管座15的定位孔23，当气缸Ⅱ 9的活塞杆推动滑块20向内侧端移动时，定位孔23的直径减小。当圆盘2上的某一定位基座14位于上电极8正下方等待焊接时，气缸Ⅱ 9的活塞杆向外伸出，其推动滑块20向内侧运动，从而定位块Ⅱ 22与定位块Ⅰ 21之间间距变小，定位孔23的内径变小，从而将管帽16与管座15相互同轴夹紧，确保焊接时的精度。

实施例2：

电极驱动机构为竖直安装于机座1上端的气缸Ⅰ 7，上电极8安装于气缸Ⅰ 7的活塞杆头端。气缸Ⅰ 7的活塞杆向外伸出，其驱动上电极8向下运动，其活塞杆缩回，其驱动上电极8回位，结构简单，运行可靠。

实施例3：

优选的，还包括设置于基座1上的旋转机械手Ⅰ 3、安装于旋转机械手Ⅰ 3上的真空吸盘Ⅰ 4，安装于基座1上的旋转机械手Ⅱ 5以及安装于旋转机械手Ⅱ 5上的真空吸盘Ⅱ 6，旋转机械手Ⅰ 3通过真空吸盘Ⅰ 4将管帽16放置于圆盘2上各个定位基座14上，旋转机械手Ⅱ5通过于基座1上的旋转机械手Ⅱ 5以及安装于旋转机械手Ⅱ 5上的将管座15放置于圆盘2上各个定位基座14上。实现了管座15与管帽16的自动上料，进一步提高了整个焊接装置的自动化程度。

实施例4：

还包括设置于基座1上的旋转机械手Ⅲ 10以及安装于旋转机械手Ⅲ 10上的真空吸盘Ⅲ 11，旋转机械手Ⅲ 10通过真空吸盘Ⅲ 11将圆盘2上各个定位基座14上焊接完成后的管帽16与管座15从定位基座14中取出。实现了焊接后的管座15与管帽16的自动下料，进一步提高了整个焊接装置的自动化程度。

实施例5：

优选的，还包括设置于活动基座13中且与下电极25相配的凹槽18，凹槽18中设置有定位销19，下电极25外侧沿竖直方向设置有与定位销19相配的缺口槽，下电极25插装于凹槽18中且定位销19位于缺口槽内。通过设置定位销19，使插装于凹槽18中的下电极25可以通过缺口槽与定位销19的配合确保其安装位置的正确性，使下电极25的定位精度得以提高。

实施例6：

优选的，还包括设置于定位孔23中且与管座15上的定位槽相配的定位凸起24。插装于定位孔23中的管座15通过定位槽与定位凸起24相配合，可以取保位于定位孔23中的管座15的安装位置的精度，进一步确保管座15与管帽16焊接位置的精准度。

一种对半导体激光器进行焊接的方法，包括如下步骤：

a)在圆盘2转动的过程中逐渐将各个定位基座14中自下而上依次放置管帽16及管座15；

b)圆盘2转动时，转动到上电极8正下端的定位基座14通过夹紧定位机构将管帽16与管座15同轴夹紧固定；

c) 电极驱动机构驱动上电极8向下移动至上电极8的下死点位置时，活动基座13中的下电极25与下电极触点相接触，焊机通过上电极8与下电极25将管帽16与管座15焊接。

实施例1：

还包括如下步骤：利用设置在基座1上的旋转机械手Ⅰ 3通过真空吸盘Ⅰ 4将管帽16放置于圆盘2上各个定位基座14上，通过旋转机械手Ⅱ 5通过于基座1上的旋转机械手Ⅱ 5以及安装于旋转机械手Ⅱ 5上的将管座15放置于圆盘2上各个定位基座14上。实现了管座15与管帽16的自动上料，进一步提高了整个焊接装置的自动化程度。

实施例2：

还包括如下步骤：利用旋转机械手Ⅲ 10通过真空吸盘Ⅲ 11将圆盘2上各个定位基座14上焊接完成后的管帽16与管座15从定位基座14中取出。实现了焊接后的管座15与管帽16的自动下料，进一步提高了整个焊接装置的自动化程度。

Claims (10)

1.一种半导体激光器自动焊接装置，其特征在于，包括：

机座（1），其上端转动安装有圆盘（2），所述圆盘（2）传动连接于驱动电机；

N个固定基座（12），以圆盘（2）的圆心为中心沿圆周方向均匀间隔固定于圆盘（2）上表面上，N为大于等于2的自然数；

活动基座（13），沿竖直方向滑动插装于固定基座（1）中，活动基座（13）与固定基座（12）之间通过弹簧（17）弹性连接；

定位基座（14），安装于活动基座（13）上，所述定位基座（14）上设置有用于将管帽（16）及位于管帽（16）上端的管座（15）相互同轴夹紧固定的夹紧定位机构；

下电极（25），安装于活动基座（13）中，所述下电极（25）与对应的定位基座（14）中由夹紧定位机构夹持的管帽（16）及管座（15）呈导通连接状态；

上电极（8），位于圆盘（2）上方，所述上电极（8）连接于电极驱动机构，电极驱动机构驱动电机（8）沿上下方向运动；以及

下电极触点，设置于机座（1）上，且其位于上电极（8）的正下方，所述上电极（8）以及下电极触点分别与焊机的两极相连，

当弹簧（17）处于自由状态时，位于下电极触点上方的活动基座（13）中的下电极（25）与电极触点不连接，当电极驱动机构驱动上电极（8）向下移动至上电极（8）的下死点位置时，所述上电极（8）压动其正下方的活动基座（13）下移且压缩弹簧（17），该活动基座（13）中的下电极（25）与下电极触点相接触。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器自动焊接装置，其特征在于：所述夹紧定位机构包括水平滑动安装于定位基座（14）上的滑块（20）、安装于滑块（20）上的定位块Ⅱ（22）、安装于定位基座（14）上的定位块Ⅰ（21）以及水平设置于机座（1）上且位于上电极（8）下端的气缸Ⅱ（9），所述定位块Ⅱ（22）与定位块Ⅰ（21）之间形成用于容纳管帽（16）与管座（15）的定位孔（23），当气缸Ⅱ（9）的活塞杆推动滑块（20）向内侧端移动时，所述定位孔（23）的直径减小。

3.根据权利要求1所述的半导体激光器自动焊接装置，其特征在于：所述电极驱动机构为竖直安装于机座（1）上端的气缸Ⅰ（7），所述上电极（8）安装于气缸Ⅰ（7）的活塞杆头端。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器自动焊接装置，其特征在于：还包括设置于基座（1）上的旋转机械手Ⅰ（3）、安装于旋转机械手Ⅰ（3）上的真空吸盘Ⅰ（4），安装于基座（1）上的旋转机械手Ⅱ（5）以及安装于旋转机械手Ⅱ（5）上的真空吸盘Ⅱ（6），所述旋转机械手Ⅰ（3）通过真空吸盘Ⅰ（4）将管帽（16）放置于圆盘（2）上各个定位基座（14）上，所述旋转机械手Ⅱ（5）通过于基座（1）上的旋转机械手Ⅱ（5）以及安装于旋转机械手Ⅱ（5）上的将管座（15）放置于圆盘（2）上各个定位基座（14）上。

5.根据权利要求1所述的半导体激光器自动焊接装置，其特征在于：还包括设置于基座（1）上的旋转机械手Ⅲ（10）以及安装于旋转机械手Ⅲ（10）上的真空吸盘Ⅲ（11），所述旋转机械手Ⅲ（10）通过真空吸盘Ⅲ（11）将圆盘（2）上各个定位基座（14）上焊接完成后的管帽（16）与管座（15）从定位基座（14）中取出。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的半导体激光器自动焊接装置，其特征在于：还包括设置于活动基座（13）中且与下电极（25）相配的凹槽（18），所述凹槽（18）中设置有定位销（19），所述下电极（25）外侧沿竖直方向设置有与定位销（19）相配的缺口槽，所述下电极（25）插装于凹槽（18）中且定位销（19）位于缺口槽内。

7.根据权利要求2所述的半导体激光器自动焊接装置，其特征在于：还包括设置于定位孔（23）中且与管座（15）上的定位槽相配的定位凸起（24）。

8.一种利用权利要求1-7中任意一项所述焊接装置对半导体激光器进行焊接的方法，包括如下步骤：

a)在圆盘（2）转动的过程中逐渐将各个定位基座（14）中自下而上依次放置管帽（16）及管座（15）；

b)圆盘（2）转动时，转动到上电极（8）正下端的定位基座（14）通过夹紧定位机构将管帽（16）与管座（15）同轴夹紧固定；

c) 电极驱动机构驱动上电极（8）向下移动至上电极（8）的下死点位置时，活动基座（13）中的下电极（25）与下电极触点相接触，焊机通过上电极（8）与下电极（25）将管帽（16）与管座（15）焊接。

9.根据权利要求8所述的半导体激光器进行焊接的方法，其特征在于，还包括如下步骤：利用设置在基座（1）上的旋转机械手Ⅰ（3）通过真空吸盘Ⅰ（4）将管帽（16）放置于圆盘（2）上各个定位基座（14）上，通过旋转机械手Ⅱ（5）通过于基座（1）上的旋转机械手Ⅱ（5）以及安装于旋转机械手Ⅱ（5）上的将管座（15）放置于圆盘（2）上各个定位基座（14）上。

10.根据权利要求8所述的半导体激光器进行焊接的方法，其特征在于，还包括如下步骤：利用旋转机械手Ⅲ（10）通过真空吸盘Ⅲ（11）将圆盘（2）上各个定位基座（14）上焊接完成后的管帽（16）与管座（15）从定位基座（14）中取出。